«Танец» загадочных частиц меняет исход слияния звезд, выяснили ученые

Слияния нейтронных звезд — одни из самых мощных явлений во Вселенной, сопровождающиеся всплесками гравитационных волн, гамма-излучения и рождением тяжелых элементов. Физики из Университета Пенсильвании и Университета Теннесси выяснили: ключевую роль в этих катастрофических процессах играет неожиданный участник — нейтрино, точнее их способность менять аромат. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).

Нейтрино — это элементарные частицы, которые почти не взаимодействуют с веществом. Они бывают трех типов — электронные, мюонные и тау-нейтрино. В экстремальных условиях, например внутри нейтронной звезды, частицы могут превращаться друг в друга. Эти преобразования ранее никогда не учитывались в моделях звездных слияний.

«Мы впервые смоделировали процесс смены аромата нейтрино при столкновении нейтронных звезд», — отметил ведущий автор статьи И Цю, аспирант Университета Пенсильвании. — «Оказалось, что именно место и время этих превращений определяют, сколько вещества выбрасывается в космос и какие элементы там формируются».

Согласно расчетам, преобразование электронных нейтрино в мюонные меняет число свободных нейтронов в системе, а значит — напрямую влияет на образование тяжелых элементов, таких как золото, платина и редкоземельные металлы. Ученые подсчитали, что с учетом переключений аромата нейтрино их количество может возрасти в десять раз.

Кроме того, нейтринные превращения повлияли на характеристики излучения, включая гравитационные волны, которые фиксируют обсерватории LIGO, Virgo и KAGRA.

«Это позволит точнее интерпретировать будущие наблюдения», — пояснил соавтор работы Дэвид Радиче, профессор астрофизики в Университете Пенсильвании.

Ученые отмечают, что пока не до конца понятно, где именно происходят такие преобразования и каковы их точные механизмы. Но уже ясно: без учета нейтринной «химии» невозможно построить полноценную картину звездных катастроф и понять, откуда во Вселенной берутся многие ценные элементы.